[发明专利]一种计及综合成本的风电-光伏-光热发电的联合调度方法

权利要求书

1.一种计及综合成本的风电-光伏-光热发电的联合调度方法，其特征是，以风电、光伏与光热发电运行特性为基础，兼顾电网运行约束，以综合成本最低为目标，确定了风电、光伏及光热发电的调度值，具体包括以下步骤：

1)对风电、光伏发电及光热发电的运行特性分析

风电就是清洁能源，但是风电具有较强的波动性与随机性，可靠性较低，并网时对电网运行的影响较大；

光伏发电具有间歇性，随着发电成本的降低，装机规模越来越大；但是受自然资源的影响，具有“昼发夜停”的特性，可控性较低；

光热发电作为新兴的太阳能发电形式，与光伏发电相比，光热发电含有储热系统，能够实现出力的调节与控制，可靠性较高，能够明显降低并网对电网造成的影响；

2)对风电、光伏及光热发电的联合调度

(a)风电、光伏与光热发电的联合调度模型的建立

综合考虑火电机组发电成本、风电、光伏与光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本，建立了风电、光伏与光热发电的联合调度成本模型；

F＝min[F₁+F₂-F₃+F₄] (1)

其中：F为火电、风电、光伏与光热发电联合调度时的综合成本；

F₁为火电机组发电成本；

F₂为风电、光伏与光热发电的运行维护成本；

F₃为风电、光伏与光热发电联合并网消纳的环境效益；

F₄为系统备用容量成本；

火电机组的发电成本由燃料成本和启停成本两部分组成，计算为(2)式：

F₁＝e₁(P_i)+e₂(U_i) (2)

其中：e₁为火电机组的燃料成本；

e₂为火电机组的启停成本；

P_i为火电机组i的发电功率；

U_i为火电机组i的运行状态；

e₁的计算为(3)式：

e₂的计算为(4)式：

其中：P_it为火电机组i在第t时段的发电功率；

U_it为火电机组i在第t时段的运行状态，其中，U_it＝1表示运行，U_it＝0表示停机；

S_i表示机组i的启动成本；

n为火电机组的数量；

T为总的时间段；

t为时刻；

i为第i个机组；

a_i，b_i，c_i为机组i的燃料成本系数；

风电、光伏与光热发电的运行维护成本F₂计算为(5)式：

其中：k_f为风电的运行维护成本系数；

k_g为光伏发电的运行维护成本系数；

k_s为光热电站由集热装置提供热能发电的运行维护成本系数；

k_Ts为光热电站由储热装置提供热能发电的运行维护成本系数；

为光热电站由集热装置提供热能的发电功率；

为光热电站由储热装置提供热能的发电功率；

P_ft为风电在t时刻的发电功率；

P_gt为光伏发电在t时刻的发电功率；

的计算为(6)式：

的计算为(7)式：

其中：为在t时刻集热装置直接发电的热功率；

为在t时刻储热系统的放热功率；

η_d为热电转换效率；

η_f为光热电站储热系统的放热损失率；

以风电、光伏与光热发电为主的新能源发电并网消纳，能够有效降低火电机组的上网电量，减小污染物的排放量，风电、光伏与光热发电联合并网消纳的环境效益的计算为式(8)；

其中：k_F为风电并网后的环境效益系数；

k_G为光伏发电并网后的环境效益系数；

k_R为光热发电并网后的环境效益系数；

P_Gt为光热发电在t时刻的发电功率；

P_Gt的计算为(9)式：

风电、光伏与光热发电的大规模并网，增加了电网运行的不确定性，因此，需要预留更多的容量来应对预测误差与突发事件；额外增加的旋转备用容量成本计算为(10)式：

其中：L为负荷的预测误差率；

F为风电的预测误差率；

G为光伏发电的预测误差率；

R为光热发电的预测误差率；

k_r为系统备用成本系数；

P_Lt为t时刻的负荷值；

(b)系统运行约束

网络约束即不计网络损耗时，火电机组、风电、光伏与光热发电的输出功率之和与电网负荷相等，为(11)式：

输电线路传输容量约束为(12)式：

-P_fl,max≤P_l,t≤P_zl,max (12)

其中：P_zl,max为传输线路l的最大正向传输功率；

P_fl,max为传输线路l的最大反向传输功率；

P_l,t为输电线路l在t时刻的传输功率；

火电机组运行出力约束为(13)式：

P_imin≤P_it≤P_imax (13)

其中：P_imin为火电机组i的最小出力；

P_imax为火电机组i的最大出力；

火电机组与光热发电爬坡率约束为(14)式：

其中：r_di为火电机组i的最大向下爬坡率；

r_ui为火电机组i的最大向上爬坡率；

r_uG为光热发电的最大向上爬坡率；

r_dG为光热发电的最大向下爬坡率；

光热电站储热系统储热容量约束为(15)式：

其中：为光热电站储热系统的储热上限；

为光热电站储热系统的储热下限；

为光热电站储热系统在t时刻的储热量；

光热电站储热系统储放热功率约束为(16)式：

其中：为储热系统的充热功率；

为储热系统的放热功率；

为储热系统储热功率的上限；

为储热系统储热功率的下限；

为储热系统放热功率的上限；

为储热系统放热功率的下限；

3)风电、光伏与光热发电联合调度值的确定

采用含精英保留策略的标准遗传算法求解模型，相比于传统遗传算法，加入了精英保留策略；精英保留策略使父代种群中的最优个体直接保存到子代种群，避免了最优个体在交叉变异过程中被破坏；通过有限次的迭代，得到综合成本最低时的风电、光伏与光热发电联合调度值。